YArimo‘tkazgichlarda elektr o‘tkazuvchanlik

Yarimo‘tkazgich kristall panjarasini soddalashtirilgan 5.3-rasmdagi sxema asosida ko‘rib chiqamiz: unda atomlar “musbat” belgisi bo‘lgan qizil sharchalarda aks ettirilgan, atomlar orasidagi bog‘lanishlar valentli elektronlarni ramziy belgisi bo‘lgan ikki chiziqlar orqali ko‘rsatilgan (5.3-rasm).

5.3-rasm. Yarimo‘tkazgich kristall panjarasida

atomlarning joylashish sxemasi
Mutlaq nolga yaqin bo‘lgan haroratda yarimo‘tkazgich tok o‘tkazmaydi, chunki unda erkin elektronlar mavjud bo‘lmaydi. Ammo haroratni ortishi bilan valentli elektronlarni atom yadrolari bilan bog‘liqliklari zaiflashadi va elektronlarni ba’zilari issiqlik xarakatlari oqibatida o‘zini atomlarini tashlab ketishi mumkin. Atomlar orasidagi bog‘liqlikdan chiqib ketgan elektron “erkin elektron” bo‘ladi, ilgari u mavjud bo‘lgan joyda bo‘sh o‘rin hosil bo‘ladi va u shartli ravishda teshik deb ataladi. Yarimo‘tkazgichda harorat yuqorilashgan sari, unda shuncha ko‘p erkin elektronlar va teshiklar paydo bo‘ladi. Natija sifatida shu narsani aytib o‘tish mumkinki, “teshiklarni” hosil bo‘lishi atom qobig‘idan valentli elektronlarni ketishi bilan bog‘liq, teshikni o‘zi esa elektronni manfiy zaryadiga qiymati jixatdan teng bo‘lgan musbat elektr zaryadni hosil qiladi.

Keling, endi yarimo‘tkazgichda tok paydo bo‘lish hodisasi sxematik ko‘rinishda ko‘rsatilgan boshqa 5.4-rasm asosida ko‘rib chiqaylik.

5.4-rasm.YArimo‘tkazgichda elektronlar va teshiklarni

ko‘chib yurishlarining yo‘nalishi.

Agar yarimo‘tkazgichga ba’zi bir kuchlanishni, «+» va «-» kontaktlarini qo‘shilsa u holda unda tok paydo bo‘ladi. Issiqlik hodisasi oqibatida, yarimo‘tkazgich kristallarida atomlar orasidagi bog‘lanishlardan elektronlarni bir qancha miqdori xalos bo‘ladi (5.4-rasm, strelkali sharchalar). Elektronlar, kuchlanish manbaining musbat qutbiga tortilish bilan, o‘zidan teshik qoldirgan holda u tomonga siljiydi. Ya’ni, tashqi elektron maydon ta’sirida zaryad tashuvchilar yo‘naltirilgan harakatni ba’zi bir tezligiga ega bo‘ladi va bu bilan elektr tokini hosil qiladi.

Masalan: kuchlanish manbaining musbat qutbiga hammasidan yaqinroq joylashgan, xalos bo‘lgan elektron, ushbu qutblarga intiladi. Atomlar orasidagi bog‘lanishni uzgan va undan chiqib ketgan elektron o‘zidan keyin teshik qoldiradi. Musbat qutbdan bir qancha uzoqda joylashgan boshqa bo‘shagan elektron ham qutblarga intiladi va u tomonga qarab harakatlanadi, biroq o‘z yo‘lida teshikka duch kelib, unga atom yadrosi bilan tortiladi, bunda atomlar orasidagi bog‘liqlik tiklanadi. Ikkinchi elektrondan keyin yangi teshik hosil qilgach, ushbu teshik bilan bir qatorda bo‘lgan uchinchi xalos bo‘lgan elektronni to‘ldiradi (5.4-rasm, 1). O‘z navbatida manfiy qutbga yaqinroq turgan teshiklar boshqa xalos bo‘lgan elektronlar bilan to‘ldiriladi (5.4-rakm, 2). Shunday tartibda yarimo‘tkazgichda elektr toki vujudga keladi.

Yarimo‘tkazgichda elektr maydoni mavjud bo‘lsa bu jarayon muttasil davom etadi: atomlar orasidagi bog‘liqlik buziladi - erkin elektronlar shakllanadi –teshiklar hosil bo‘ladi. Teshiklar erkin elektronlar bilan to‘ldiriladi - atomlar orasidagi bog‘lanish tiklanadi, bunda boshqa atomlar orasidagi aloqalar uzilada, ulardan elektronlar ketib qoladi va keyingi teshiklarni to‘ldiradi (5.4-rasm, 2-4).

Bundan shunday xulosa chiqaramiz: elektr maydonining yo‘nalishi mavjud bo‘lganda elektronlar kuchlanish manbaining manfiy qutbidan musbatga qutbiga qarab harakatlanadi, teshiklar esa musbat qutbdan manfiy qutbga tomon siljiydi.